(57)【要約】【課題】不凍水抜き栓が開かれると貯湯タンク内の湯が中間出湯管からサイフォン現象により排水されてしまう。【解決手段】上部出湯管３と、中間出湯管４と、上部出湯管３と中間出湯管４の何れか一方を選択する三方弁５（切換手段）とを備えた貯湯式給湯装置において、不凍水抜き栓１９の作動による給湯管８の排水を検知する水抜き作動検知手段２８ａを設け、作動検知すると、三方弁５を上部出湯管３側を連通し、中間出湯管４側を閉塞するようにし、サイフォン現象による貯湯タンク１内の排水を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、この貯湯タンク下部に給水する給水管と、前記貯湯タンク上部から出湯する上部出湯管と、前記貯湯タンク中間部から出湯する中間出湯管と、前記上部出湯管と前記中間出湯管の何れか一方を選択する切換手段と、この切換手段の出湯側に接続された給湯管とを備えた貯湯式給湯装置において、不凍水抜き栓の作動による前記給湯管の排水を検知する水抜き作動検知手段を設け、作動検知すると、前記切換手段を上部出湯管側を連通し、前記中間出湯管側を閉塞するようにしたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
【請求項２】
前記給湯管に給湯温度センサと流量センサを設け、前記水抜き作動検知手段は、所定の流量を検出しかつ所定の温度を検出すると、不凍水抜き栓の作動を検知するようにしたことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。
【請求項３】
前記水抜き作動検知手段は、不凍水抜き栓の排水信号を受けると不凍水抜き栓の作動を検知するようにしたことを特徴とする請求項１記載の貯湯式給湯装置。
【請求項４】
前記水抜き作動検知手段の作動検知によって前記切換手段を上部出湯管側を連通し、前記中間出湯管側を閉塞するようにした後に、前記流量センサで所定の流量以上の流量を検出すると、前記切換手段を上部出湯管側を閉塞し、前記中間出湯管側を連通するようにしたことを特徴とする請求項２記載の貯湯式給湯装置。
【請求項５】
前記水抜き作動検知手段の作動検知によって前記切換手段を上部出湯管側を連通し、前記中間出湯管側を閉塞するようにした後に、不凍水抜き栓の給水信号を受けると、前記切換手段を上部出湯管側を閉塞し、前記中間出湯管側を連通するようにしたことを特徴とする請求項３記載の貯湯式給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不凍水抜き栓を介して設置される貯湯式給湯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種の貯湯式給湯装置においては、図３に示すように、湯水を貯湯する貯湯タンク１０１と、貯湯タンク１０１の湯水を加熱する加熱手段１０２と、この貯湯タンク１０１下部に給水する給水管１０３と、貯湯タンク１０１上部から出湯する上部出湯管１０４と、貯湯タンク１０１中間部から出湯する中間出湯管１０５と、上部出湯管１０４と中間出湯管１０５の何れか一方を選択する三方弁１０６と、この三方弁１０６の出湯側に接続された給湯管１０７と、貯湯タンク１０１内が所定の負圧状態となると空気を吸引する負圧吸気弁１０８とを備え、貯湯タンク１０１の中間部に湯がある場合は、中間出湯管１０５から全部または一部を出湯しようとするものがあった（特許文献１参照）。
【０００３】
また、寒冷地においては、地表近くあるいは家屋内の給水管１０３および給湯管１０７の凍結を防止するために、給水管１０３および給湯管１０７内の湯水を排水するための不凍水抜き栓１０９を介して貯湯式給湯装置を設置する場合がある。なお、不凍水抜き栓１０９は地域ごとに定められている凍結深度以下に埋設され、手動あるいは電動で排水状態、給水状態に切り換えられるもので、特許文献２や特許文献３に示されるようなものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２４０３４２号公報
【特許文献２】実開昭６０−１７５９６３号公報
【特許文献３】特開２００１−４０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、このような貯湯式給湯装置において、三方弁１０６が中間出湯管１０５側に連通している状態で、不凍水抜き栓１０９を排水状態として給水管１０３および給湯管１０７の湯水を抜くと、もしくは、不凍水抜き栓１０９が排水状態のときに三方弁１０６が中間出湯管１０５側を連通する状態となると、給湯管１０７からの排水に伴ってサイフォン現象によって貯湯タンク１０１の中間部から上部の湯が中間出湯管１０５から吸い出されると共に負圧吸気弁１０８から空気が導入され、中間出湯管１０５の接続位置まで水位が低下するまで貯湯タンク１０１内の湯が排水されてしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するために、請求項１では、湯水を貯湯する貯湯タンクと、前記貯湯タンクの湯水を加熱する加熱手段と、この貯湯タンク下部に給水する給水管と、前記貯湯タンク上部から出湯する上部出湯管と、前記貯湯タンク中間部から出湯する中間出湯管と、前記上部出湯管と前記中間出湯管の何れか一方を選択する切換手段と、この切換手段の出湯側に接続された給湯管とを備えた貯湯式給湯装置において、不凍水抜き栓の作動による前記給湯管の排水を検知する水抜き作動検知手段を設け、作動検知すると、前記切換手段を上部出湯管側を連通し、前記中間出湯管側を閉塞するようにした。
【０００７】
また、請求項２では、前記給湯管に給湯温度センサと流量センサを設け、前記水抜き作動検知手段は、所定の流量を検出しかつ所定の温度を検出すると、不凍水抜き栓の作動を検知するようにした。
【０００８】
また、請求項３では、前記水抜き作動検知手段は、不凍水抜き栓の排水信号を受けると不凍水抜き栓の作動を検知するようにした。
【０００９】
また、請求項４では、前記水抜き作動検知手段の作動検知によって前記切換手段を上部出湯管側を連通し、前記中間出湯管側を閉塞するようにした後に、前記流量センサで所定の流量以上の流量を検出すると、前記切換手段を上部出湯管側を閉塞し、前記中間出湯管側を連通するようにした。
【００１０】
また、請求項５では、前記水抜き作動検知手段の作動検知によって前記切換手段を上部出湯管側を連通し、前記中間出湯管側を閉塞するようにした後に、不凍水抜き栓の給水信号を受けると、前記切換手段を上部出湯管側を閉塞し、前記中間出湯管側を連通するようにした。
【発明の効果】
【００１１】
このように、不凍水抜き栓を排水状態としても貯湯タンク内の湯の排水を最小限とすることができるので、水資源のムダ、湯を加熱したエネルギのムダをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の概略構成図。
【図２】同一実施形態の作動を説明するためのフローチャート。
【図３】従来の貯湯式給湯装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の一実施形態の貯湯式給湯装置について図面に基づいて説明する。
【００１４】
１は湯水を貯湯する貯湯タンク、２は貯湯タンク１底部に接続された給水管、３は貯湯タンク１頂部に接続された上部出湯管、４は貯湯タンク１中間部に接続された中間出湯管、５は上部出湯管３からの湯と中間出湯管からの湯の何れか一方から出湯するよう切り換える切換手段としての三方弁、６は給水管２から分岐した給水バイパス管、７は三方弁５からの湯と給水バイパス管６からの水とを混合し、その混合比を可変できる混合弁、８は混合弁７で混合された湯を給湯端末（図示せず）に給湯するための給湯管、９は貯湯タンク１の下部と上部を湯水が循環可能に接続した循環回路、１０は循環回路４途中に設けられ、その回転数を可変できる循環ポンプである。
【００１５】
１１は冷媒を圧縮吐出し回転数可変の圧縮機、１２は一次側に圧縮機１１からの冷媒が流通されると共に二次側に循環回路９の水が流通し、高温高圧冷媒から放熱して水を加熱するための水冷媒熱交換器、１３は水冷媒熱交換器７からの冷媒を減圧膨張させる開度可変の減圧器、１４は減圧器１３で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器、１５は蒸発器１４に大気熱を供給するための回転数可変の送風機であり、圧縮機１１、水冷媒熱交換器１２、減圧器１３、蒸発器１４で加熱手段１６を構成している。
【００１６】
１７は給水管２途中に設けられ市水を一定の給水圧に減圧する給水減圧弁、１８は貯湯タンク１の上部に連通して設けられ貯湯タンク１内が負圧になった場合に開弁して貯湯タンク１内に空気を導入する負圧吸気弁、１９は給水減圧弁１７の一次側および給湯管８から分岐した位置に介在して凍結深度以下の地中に埋設され、給水を止水すると共に給水管２および給湯管８の水抜きを行うための不凍水抜き栓、１９ａは不凍水抜き栓１９の操作ハンドル、１９ｂは不凍水抜き栓１９の排水口、１９ｃは不凍水抜き栓１９の排湯口である。
【００１７】
２０ａ〜ｅは貯湯タンク１の側面上下に複数設けられ貯湯タンク１内の貯湯温度を検出する貯湯温度センサ、２１は給湯管６途中に設けられ給湯流量を内部の羽根車の回転数により検出する流量センサ、２２は給湯温度を検出する給湯温度センサ、２３は給水温度を検出する給水温度センサ、２４は循環回路７途中に設けられ水冷媒熱交換器１２に流入する湯水の温度（入水温度）を検出する入水温度センサ、２５は循環回路９途中に設けられ水冷媒熱交換器１２から貯湯タンク１に戻る湯水の温度（沸き上げ温度）を検出する沸き上げ温度センサ、２６は圧縮機１１から水冷媒熱交換器１２に流入する冷媒の温度（吐出温度）を検出する吐出温度センサである。
【００１８】
２７は所望の給湯温度（給湯設定温度）を設定する給湯温度設定スイッチ２７ａとその他の設定スイッチ２７ｂと給湯設定温度を表示する表示器２７ｃを有したリモートコントローラである。
【００１９】
２８は貯湯温度センサ２０ａ〜ｅ、流量センサ２１、給湯温度センサ２２、給水温度センサ２３、入水温度センサ２４、沸き上げ温度センサ２５、吐出温度センサ２６の検出値が入力されると共にリモートコントローラ２７と通信可能に接続され、三方弁５、混合弁７、循環ポンプ１０、圧縮機１１、減圧器１３、送風機１５の作動を予め記憶されたプログラムに従って制御する制御部である。
【００２０】
そして、制御部２８には水抜き作動検知手段２８ａが設けられ、不凍水抜き栓１９が排水作動したことを検知し、三方弁５を上部出湯管３側を連通し、中間出湯管４側を閉塞するようにしている。また、水抜き作動検知手段２８ａは、不凍水抜き栓１９が給水作動したことを検知すると、三方弁５を上部出湯管３側を閉塞し、中間出湯管４側を連通するようにしている。
【００２１】
次に、この一実施形態の作動について説明する。
【００２２】
給湯端末が開かれて給湯が開始されると、貯湯温度センサ２０ａ〜ｅで検出した貯湯量が多く、貯湯タンク１の中間部付近より下に湯がある場合は、制御部２８は、三方弁５を中間出湯管４側が連通し、上部出湯管３側を閉塞した状態として、貯湯タンク１の中間部から出湯し、混合弁７の開度を給湯温度センサ２２が検出する給湯温度が給湯設定温度になるように調整して給湯する。一方、貯湯タンク１内の貯湯量が少なくなり、貯湯タンク１の中間部付近に湯がなくなると、制御部２８は、三方弁５を中間出湯管４側を閉塞し、上部出湯管３側を連通した状態として、貯湯タンク１の上部から出湯する。
【００２３】
このように、貯湯タンク１内の湯量が十分にある場合には、貯湯タンク１中間部から出湯し、湯量が十分にない場合は、貯湯タンク１上部から出湯するため、貯湯タンク１中間部の温度低下した湯を貯湯タンク１上部の高温水よりも先に消費できるため、貯湯タンク１上部には熱い湯を熱いまま残し、貯湯タンク１下部には温度低下した湯ではなく給水管２からの冷たい給水を残すことができる。
【００２４】
そして、電力料金単価の安価な深夜時間帯となると、制御部２８は、加熱手段１６の定格加熱能力を沸き上げ目標温度と最下部の貯湯温度センサ２０ｅで検出する貯湯タンク１底部の被加熱水の温度との温度差で除して加熱手段１６を通過させる被加熱水の目標循環量を算出し、予め記憶されている目標循環量と目標回転数との関係（式またはデータマップ）から、この目標循環量に応じた循環ポンプ１０の目標回転数を設定し、圧縮機１１、減圧器１３、送風機１５の作動を開始して加熱手段１６を駆動すると共に循環ポンプ１０を目標回転数で駆動して沸き上げ運転を開始する。
【００２５】
このとき、貯湯タンク１内には湯として翌日に用いることができる熱い湯と、冷たい給水が残っていて、中間温度の湯が極力出湯されて残っていないため、ヒートポンプ式の加熱手段１６で沸き上げる際にＣＯＰ（加熱効率）がよい状態で沸き上げ運転を行うことができる。
【００２６】
そして、貯湯タンク１最下部の貯湯温度センサ２０ｅが所定温度以上に達したことを検出するか、現在時刻が深夜時間帯の終了時刻に達すると、制御部２８は、圧縮機１１、減圧器１３、送風機１５の作動を停止して加熱手段１６を停止すると共に循環ポンプ１０を停止して沸き上げ運転を終了するようにしている。
【００２７】
このとき、制御部２８は、貯湯タンク１内の貯湯量が中間出湯管４が取り付けられている位置よりも下まで沸き上げ運転を行うと、これを貯湯温度センサ２０ａ〜ｅによって検出し、三方弁５を中間出湯管４側を連通し、上部出湯管３側を閉塞する状態として、給湯開始と同時に貯湯タンク１の中間部から出湯できるようにする。
【００２８】
次に、冬期の凍結の恐れのある時に不凍水抜き栓１９がユーザーによって開かれて排水された場合について図２に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００２９】
不凍水抜き栓１９の操作ハンドル１９ａがユーザーによって操作されて排水動作が開始されると、給水管２内の水と給湯管８内の湯がそれぞれ不凍水抜き栓１９の排水口１９ｂと排湯口１９ｃから排出され、貯湯タンク１の上部に連通された負圧吸気弁１８から貯湯タンク１内に空気が導入される。
【００３０】
この排水動作に伴って、給湯管８に設けられている流量センサ２１が通常の給湯時よりも低い所定の流量（例えば２ｐｐｓ〜１０ｐｐｓ程度）を検出し（ステップＳ１）、かつ給湯温度センサ２２が貯湯タンク１内の湯が流れ出ていると見なせる所定の温度（例えば貯湯タンク１の中間出湯管４付近の貯湯温度センサ２０ｂまたは２０ｃの検出温度±５℃）を検出し（ステップＳ２）、この状態を一定時間継続すると、水抜き作動検知手段２８ａは、不凍水抜き栓１９の作動による給湯管８の排水として検知し、三方弁５を上部出湯管３側を連通し、中間出湯管４側を閉塞した状態とする（ステップＳ３）。
【００３１】
そして、ユーザーによって不凍水抜き栓１９の操作ハンドル１９ａが操作されて給水が再開され、給湯端末が開かれ給湯が開始されると、給湯流量センサ２１が前記の所定の流量より多い流量（例えば１５ｐｐｓ以上）を検出し（ステップＳ４）、水抜き作動検知手段２８ａは、不凍水抜き栓１９が排水状態から給水状態になったことを検知し、三方弁５を上部出湯管３側を閉塞し、中間出湯管４側を連通した状態とする（ステップＳ５）。
【００３２】
このようにして、給湯管８からの排水を検知すると、三方弁５を中間出湯管４側を閉塞し、上部出湯管３側を連通するようにしているため、上部出湯管３側にはすぐに負圧吸気弁１８からの空気が導入され、サイフォン現象による貯湯タンク１内の湯の排水が停止され、貯湯タンク１からの湯の排水を最小限とすることができ、水資源のムダ、湯を加熱したエネルギのムダをなくすことができる。
【００３３】
また、給湯が再開されれば三方弁５を中間出湯管４側を連通した状態に戻すため、貯湯タンク１内の中間温度の湯を優先的に出湯できるため、ヒートポンプ式の加熱手段１６で沸き上げる際にＣＯＰ（加熱効率）がよい状態で沸き上げ運転を行うことができる。
【００３４】
さらに、従来は貯湯タンク１内の湯が抜けてしまうことによって、貯湯量が減少してしまい、そのまま給湯使用していると湯がなくなってしまう湯切れが発生していたが、貯湯タンク１内の湯が抜けなくなったため、この湯切れの発生も防止できる。また、従来は貯湯タンク１内に多量の空気が入っているため、給湯の前にこの多量の空気を抜く作業を必要としていたが、これも不要となるものである。
【００３５】
次に、本発明の別の一実施形態について説明する。先の一実施形態と同じ構成は同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
この実施形態では、前記リモートコントローラ２７に不凍水抜き栓１９の排水動作あるいは給水動作の開始信号を入力する操作スイッチ２７ｄを設け、水抜き作動検知手段２８ａは、このリモートコントローラ２７からの操作信号によって不凍水抜き栓１９の排水状態、給水状態を判別検知するものである。
【００３７】
そして、ユーザーが不凍水抜き栓１９を開いてリモートコントローラ２７の操作スイッチ２７ｄを操作すると、不凍水抜き栓１９の作動による給湯管８の排水として検知し、三方弁５を上部出湯管３側を連通し、中間出湯管４側を閉塞した状態とする。
【００３８】
そして、ユーザーによって不凍水抜き栓１９の操作ハンドル１９ａが操作されて給水が再開され、リモートコントローラ２７の操作スイッチ２７ｄを再度操作されると、水抜き作動検知手段２８ａは、不凍水抜き栓１９が排水状態から給水状態になったことを検知し、三方弁５を上部出湯管３側を閉塞し、中間出湯管４側を連通した状態とする。なお、給水状態になったことを先の実施例のように流量センサ２１によって検知するようにしてもよい。
【００３９】
このようにして、給湯管８からの排水を検知すると、三方弁５を中間出湯管４側を閉塞し、上部出湯管３側を連通するようにしているため、上部出湯管３側にはすぐに負圧吸気弁１８からの空気が導入され、サイフォン現象による貯湯タンク１内の湯の排水が停止され、貯湯タンク１からの湯の排水を最小限とすることができ、水資源のムダ、湯を加熱したエネルギのムダをなくすことができる。
【００４０】
また、給湯が再開されれば三方弁５を中間出湯管４側を連通した状態に戻すため、貯湯タンク１内の中間温度の湯を優先的に出湯できるため、ヒートポンプ式の加熱手段１６で沸き上げる際にＣＯＰ（加熱効率）がよい状態で沸き上げ運転を行うことができる。
【００４１】
さらに、従来は貯湯タンク１内の湯が抜けてしまうことによって、貯湯量が減少してしまい、そのまま給湯使用していると湯がなくなってしまう湯切れが発生していたが、貯湯タンク１内の湯が抜けなくなったため、この湯切れの発生も防止できる。また、従来は貯湯タンク１内に多量の空気が入っているため、給湯の前にこの多量の空気を抜く作業を必要としていたが、これも不要となるものである。
【００４２】
なお、不凍水抜き栓１９が遠隔操作盤（図示せず）による遠隔操作に基づき電動で開栓閉栓できる電動不凍水抜き栓である場合は、リモートコントローラ２７の操作スイッチ２７ｂに代えて、遠隔操作盤の信号線を制御部２８に直接接続し、あるいはリモートコントローラ２７に接続して間接的に制御部２８に接続し、遠隔操作盤が開栓操作（排水状態）された信号が制御部２８に入力されると、不凍水抜き栓１９が排水状態となったとして検知し、遠隔操作盤が閉栓操作（給水状態）された信号が制御部２８に入力されると、不凍水抜き栓１９が給水状態となったとして検知するようにしてもよい。
【００４３】
なお、上部出湯管３と中間出湯管４とを切り換える切換手段として三方弁５を用いて説明してきたが、上部出湯管３からの湯の量と中間出湯管４からの湯の量の比率を調整できる混合弁や、上部出湯管３と中間出湯管４のそれぞれに設けた開閉弁を切換手段としてもよいものであり、不凍水抜き栓１９が排水状態となった際に、中間出湯管４を閉塞でき、かつ上部出湯管３を連通できる構成であればよいものである。
【符号の説明】
【００４４】
１  貯湯タンク
２  給水管
３  上部出湯管
４  中間出湯管
５  三方弁（切換手段）
８  給湯管
１６  加熱手段
１９  不凍水抜き栓
２１  給湯流量センサ
２２  給湯温度センサ
２７ｄ  操作スイッチ
２８ａ  水抜き作動検知手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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